直流稳压电源_10-精品文档.docx

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1、直流稳压电源课题名称：半导体直流稳压电源的设计和测试课程设计任务书一设计目的1、学习直流稳压电源的设计方法；2、研究直流稳压电源的设计方案；3、把握直流稳压电源的稳压系数和内阻测试方法；二设计要求和技术指标1、技术指标要求电源输出电压为12V或9V/5V，输入电压为沟通220V，最大输出电流为Iomax=500mA，纹波电压VOP-P5mV，稳压系数Sr5%。2设计基本要求1设计一个能输出12V/9V/5V的直流稳压电源；2拟定设计步骤和测试方案；3根据设计要求和技术指标设计好电路，选好元件及参数；4要求绘出原理图，并用Protel画出印制板图；5在万能板或面包板或PCB板上制作一台直流稳压电

2、源；6测量直流稳压电源的内阻；7测量直流稳压电源的稳压系数、纹波电压；8撰写设计报告。3、设计扩展要求1能显示电源输出电压值，00.0-12.0V；2要求有短路过载保护。三设计提示1、设计电路框图如下图稳压电路若使用分离元件要有取样、放大、比拟和调整四个环节，晶体管选用3DD或3DG等型号；若用集成电路选78XX和79XX稳压器。测量稳压系数：在负载电流为最大时，分别测得输入沟通比220V增大和减小10%的输出vo，并将其中最大一个代入公式计算Sr，当Sr=VoVI/VIVO。测量内阻：输入沟通为220V，分别测得负载电流为0及最大值时的Vo，ro=VO/IL。纹波电压测量：叠加在输出电压上的

3、沟通分量，一般为mV级。可将其放大后，用示波器观测其峰峰值VOP-P；用可用沟通毫伏表测量其有效值VO，由于纹波电压不是正弦波，所以用有效值衡量存在一定误差。2、实验仪器设备自耦变压器、数字万用表、沟通毫伏表、面包板或万能板、智能电工实验台、示波器3、设计用主要器件变压器、整流二极管、集成稳压器7812/7912/7809/7909/7805/7905、电容、电阻若干4、参考书（电工学）电子工业出版社；（晶体管直流稳压电源）辽宁科技出版社；（电子线路设计实验测试）华中科技大学出版社（模拟电子技术基础）高等教育出版社四设计报告要求1、选定设计方案；2、拟出设计步骤，画出电路，分析并计算主要元件参

4、数值；3、列出测试数据表格。4、调试总结。五设计总结1、总结直流稳压电源的设计方法和运用到的主要知识点，对设计方案进行比拟。2、总结直流稳压电源主要参数的测试方法。目录第1章绪论(1)第2章方案选择及论证第3章总电路设计及原理分析3.1总电路设计3.1.1设计流程3.1.2设计概述3.2原理分析3.2.1电源变压器3.2.2整流滤波电路3.2.3稳压电路第4章单元电路设计4.1整流电路4.2滤波电路4.3稳压电路4.4元器件选择及参数计算讲明4.4.1变压器的选择4.4.2选择整流电路中的二极管4.4.3选择滤波电路中的滤波电容4.4.4选择集成稳压器确定电路第5章制作与调试5.1制作工艺注意

5、事项5.2稳压电源各项性能指标的测试5.2.1空载检查测试5.2.2负载检查测试5.2.3质量指标测试5.3误差分析第6章设计总结及结论第7章谢词附录元件清单及基本工具参考文献第1章绪论为了适应当代电子技术飞速发展的需要，更好地培养21世纪的试用型电子技术人才，根据国家教委1995年初决定组织施行的（面向21世纪高等工程教育教学内容和课程体系改革的研究与实践），项目结合我校模拟课程的改革试点，以培养学生综合工作能力及动手能力为出发点而开的一门课程（课程设计）。电子电路几乎都用到直流电源，而人们日常用的电源都是沟通的，这就需要一个转换电路把它变成直流电源。这种电路就叫直流稳压电源。电子设备中都需

6、要稳定的直流稳压电源，功率较小的直流电源大多数都是50Hz的沟通电经过整流、滤波和稳压后获得。整流电路用来将沟通变换为单向脉动的直流电压；滤波电路用来滤出整流够单向脉动电压中的沟通成分，使之成为平滑的直流电压；稳压电路的作用是当输入沟通电源电压波动、负载和温度变化时，维持输出直流电压的稳定。为了全面介绍科学实验研究的技术方法，在加强的直接实验方法的同时，力求使学生尽快把握当前先进科学技术，本课题设计所用到的EWB，Protel99等技术的新手段，新工具。本课题的设计到达的目的：除了使没有真正进行过电子技术实验的学生，通过课程设计，能够加深对电路理论知识的理解和把握，更主要的是学习和把握科学实验

7、研究方法。学会运用理论和实验两种研究方法，解决实际问题能力。在本次实践中，得到了本组其他组员和教师的大力支持，也得到了其他一些珍贵意见，在此表示由衷的感谢。由于时间和经历的关系，缺乏之处望教师加以批评指正，以便提高和完善。设计者：余佳婵2020年6月第2章方案选择及论证直流稳压电源主要由滤波电路、稳压电路决定，采用不同的滤波电路、稳压电路能够设计出不同的设计方案。方案一：简单的并联型稳压电源并联型稳压电源的调整元件与负载并联，因此具有极低的输出电阻，动态特性好，电路简单，并具有自动保护功能；负载短路时调整管截止，可靠性高，但效率低，尤其是在小电流时调整管需承受很大的电流，损耗过大，因而在本实验

8、中此方案不合适。方案二：输出可调的开关电源；开关电源的功能元件工作在开关状态，因此效率高，输出功率大；且容易实现短路保护与过流保护，但是电路比拟复杂，设计繁琐，在低输出电压时开关频率低，纹波大，稳定度极差，因而在本实验中此方案不合适。案三：由固定式三端稳压器7812、7912组成由固定式三端稳压器7812、7912输出脚V0、输入脚Vi和接地脚GND组成，它的稳压值为+12V和-12V，它属于CW78*和CW79*系列的稳压器，输入端接电容能够进一步滤波，输出端接电容能够改善负载的霎时影响，此电路比拟稳定。根据实验设计要求，本实验采用方案三。任务书要求输入220伏的沟通电，输出为正负12V、9

9、V、5V的稳压直流电，则首先应该进行降压处理，然后要对降压后的沟通电进行整流，再其次是对含有沟通成分的脉动直流电进行滤波处理，最后对直流点进行最后的稳压处理。一降压的经过，直接选用实物降压器进行降压，并且要根据电路中所需的适宜电压适中选择降压器，详细情况根据实际需求而定。在此次我们选用的是5V变压器。二整流经过，自然而然选择了优点突出的桥式整流电路，它由4只二极管构成，连接方法此不做讲明，在以后的原理图中将做具体的讲明。三对于滤波经过，我们用电容滤波电路来实现，它的方法是在桥式整流电路输出端并联一个较大的电容C来构成一个电容滤波电路。四稳压器选择，我们选择了集成电路，又根据任务书中的提示，选择

10、了三端可调输出集成稳压器，它主要由LM317芯片和两个电解电容以及两个二极管和若干电阻和电容构成，详细不再介绍，后面的原理图将会给出三端可调输出集成电路的构成图。方案中各个电路的详细设计在后面的章节中会做具体的介绍。图3-2整流与稳压经过3.1.2设计概述220V经电源变压器降为约+24V的沟通电，先经过D1整流桥和电容C1进行整流后分别经过稳压芯片U1、U2分别得到+15V和-15V的一个相对稳定的直流电压。为提高提高输出电压的稳定系数，对电子滤波器的性能进行了改善，电源调整管采用复合管的形式。分别在镇流滤波和稳压后加电容C2、C3、C4、C5防止高频自激抑制高频干扰。为了抑制低频干扰分别加

11、电容C6、C7。当VI=0时，为保护稳压芯片加D2、D3，加D4、D5为保护当只要单项输入时稳压不被损坏。经过一系列的改善如：减小输出电压纹波系数，到达优良的滤波效果等，是最终电路到达了设计要求。3.2原理分析直流稳压电源由电源变压器，整流滤波电路及稳压电路组成，各部分电路的作用在后面小节中介绍。3.2.1电源变压器电源变压器的作用是将电网220V的沟通电压V1变换成整流滤波电路所需要的沟通电压V2。变压器副边与原边的功率比P1/P2=N式中N为变压器的效率。一般小型变压器的效率如表所示。表3-1小型变压器效率3.2.2整流滤波电路整流桥将沟通电压U2变成脉动的直流电压，再经滤波电容C滤波纹波

12、，输出直流电压VI。VI与沟通电压V2的有效值V2的关系为VI=1.1-1.2V2每只整流二极管承受的最大的方向电压Vrm=1.414V2通过每只二极管的平均电流I=0.5Ir=0.45V2/R式中,R为整流电路的负载电阻.它为电容C提供放电回路,RC放电时间常数应知足RC(3-5)T/2式中,T为50HZ沟通电压的周期,即20MS.3.2.3稳压电路由于输入电压u1发生波动、负载和温度发生变化时，滤波电路输出的直流电压UI会随着变化。因而，为了维持输出电压UI稳定不变，还需加一级稳压电路。稳压电路的作用是当外界因素电网电压、负载、环境温度发生变化时，能使输出直流电压不受影响，而维持稳定的输出

13、。稳压电路一般采用集成稳压器和一些外围元件所组成。采用集成稳压器设计的稳压电源具有性能稳定、构造简单等优点。第4章单元电路设计4.1整流电路桥式整流电路常采用桥式整流电路，如下列图所示，图中V1、V2、V3、V4四只整流二极管接成电桥形式，故称为桥式整流。1工作原理和输出波形设变压器二次电压u2=21/2U2sint，波形如电压、电流波形图(a)所示。在u2的正半周，即a点为正，b点为负时，V1、V3承受正向电压而导通，此时有电流流过RL，电流途径为aV1RLV3b，此时V2、V4因反偏而截止，负载RL上得到一个半波电压，如电压、电流波形图(b)中的0段所示。若略去二极管的正向压降，则uOu2

14、。电压、电流波形在u2的负半周，即a点为负b点为正时，V1、V3因反偏而截止，V2、V4正偏而导通，此时有电流流过RL，电流途径为bV2RLV4a。这时RL上得到一个与0段一样的半波电压如电压、电流波形图(b)中的2段所示，若略去二极管的正向压降，uu2。由此可见，在沟通电压u2的整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻RL，故RL上得到单方向全波脉动的直流电压。可见，桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍，所以桥式整流电路输出电压平均值为u=20.45U2=0.9U2。桥式整流电路中，由于每两只二极管只导通半个周期，故流过每只二极管的平均电流仅为负载电流的一半，在u2的正半周，V1、V3导通时，可将它们看成短路，这样V2、V4就并联在u2上，其承受的反向峰值电压为UR=21/2U2。同理，V2、V4导通时，V1、V3截止，其承受的反向峰值电压也为UR=21/2U2。二极管承受电压的波形如电压、电流波形图4-1在中的(d)所示。由此图可见，在沟通电压u2的整个周期始终有同方向的电流流过负载电阻RL，故RL上得到单方向全波脉动的直流电压。可见，桥式整流电路输出电压为半波整流电路输出电压的两倍。桥式整流电路与半波整流电路相比拟，其输出电压UO提高，脉动成分减小了。图4-1桥式整流电路图、简化图及其电压电流波形2.参数估算